斜直井抽油杆扶正器安放间距的计算

本文讨论了斜直井中抽油杆柱任意一点最小轴向力的计算方法,建立了计算相邻扶正器间抽油杆变形的力学模型,并以抽油杆与油管的间隙作为抽油杆最大允许挠度,假设相邻扶正器间抽油杆柱变形曲线为抛物线,进而求出了扶正器处抽油杆的最大允许转角。最后建立了从泵端沿抽油杆柱向上扶正器间距的计算方法。     

直井抽油杆柱扶正器安装间距设计计算

为使直井抽油杆扶正器分布更加合理，首先进行了抽油杆柱受力分析，在抽油杆柱受力分析时综合考虑了直井抽油杆柱与液体之间的摩擦力、井液对抽油杆柱的浮力和油管内液柱作用在柱塞上下面的液体压力差，接着在抽油杆柱受力分析的基础上运用能量法推导出了相邻扶正器间距的计算公式，并利用Matlab和VB语言编制了计算软件，最后进行了实例计算分析。计算分析结果表明：抽油杆柱与液体之间的摩擦力和井液对抽油杆柱浮力这两者对扶正器的间距布置影响不大，实际应用中为简化计算可以忽略不计；但油管内液柱作用在柱塞上下面的液体压力差，对扶正器间距影响远远大于前两者，必须加以考虑。     

竖直井抽油杆扶正器安放间距的研究

文章阐述了竖直井抽油杆柱下部最小轴向力的计算方法，建立了相邻扶正器间抽油杆柱失稳临界状态方程。以相邻扶正器间抽油杆柱不发生失稳为条件，建立从泵端沿抽油杆柱向上扶正器间距的计算方程。     

坚直井抽油杆扶正器安放间距的研究

文章阐述了竖直井抽油杆柱下部最小轴向力的计算方法，建立了相邻扶正器间抽油杆柱失稳临界状态方程。以相邻扶正器间抽油杆柱不发生失稳为条件，建立从泵端沿抽油杆柱向上扶正器间距的计算方程。     

斜井抽油杆柱扶正器的配置间距

当斜井采用有杆泵抽油时，必须在抽油杆柱上安装扶正器以避免杆管的磨损，而扶正器的配置间距是影响扶正器使用效果的主要因素。用位移变分原理，以三角级数形式建立了相邻两扶正器之间抽油杆柱弯曲的挠度曲线方程，给出了抽油杆柱最大挠度与扶正器合理配置间距的计算公式。指出配置间距随井斜角的增加而减小，同时轴向压力对扶正器的配置间距有较大的影响，轴向压力越大，扶正器的配置间距越小。     

抽油机井弯曲井眼段杆管接触力的计算

开发井在钻井后形成的井眼轨迹,绝大部分都存在一定的倾斜或者弯曲段,弯曲段杆管接触比斜直段机率更大.井眼轨迹过于复杂,使得油管弯曲形态加剧,扶正器间距过大,在轴向压力下增加了抽油杆偏磨机率,造成抽油杆与油管内壁线接触,接触力大小与轴向拉力大小成正比.计算弯曲井眼杆管接触模型建立在一定假设条件上,要与动态示功图结合,对示功图进行微元段划分,将每个时间点抽油杆的受力代入本模型,即可得到一个周期杆管的接触力.     

三维井眼抽油杆扶正器间距配置计算方法

在抽油杆上加装扶正器可以减少杆管偏磨的影响,但扶正器的间距配置一直没有一个很好的设计方法,大多数油井都是凭经验进行安装,缺少理论支撑。从实际井眼参数出发,综合考虑抽油杆在三维空间中的受力弯曲情况,详细分析了抽油杆柱的轴向载荷和横向载荷,并且以抽油杆的横向变形量等于油管与抽油杆之间的环空间隙为扶正器配置的基本原则,进行扶正器间距配置的求解,以此理论为基础,考虑相关算法公式在计算机中的具体实现,编制了相应的计算机程序。通过软件实例计算,证明该计算方法可行,可以在油田进行试验性应用。     

定向井抽油杆柱横向振动仿真模型及扶正器布点优化

将定向井抽油杆柱在井筒内横向振动的力学模型简化为具有初弯曲的纵横弯曲梁在井筒约束条件下的横向振动模型。在模型中考虑了交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,并提出了弯曲井筒是轴向运动抽油杆柱横向振动的一项主要激励。综合考虑弯曲井筒对轴向往复运动抽油杆柱横向振动的激励以及交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,应用弹性碰撞理论描述井筒对抽油杆柱横向振动的约束,并基于弹性体振动理论建立了具有初弯曲的抽油杆柱在井筒约束条件下横向振动仿真的数学模型。基于定向井抽油杆柱横向振动仿真模型,建立了扶正器布点优化的数学模型。采用龙格库塔法实现了定向井抽油杆柱横向振动的仿真计算;通过循环迭代方法实现了扶正器的布点优化。研究结果表明：⑥仿真结果与油田实际情况相符,验证了模型的适用性;②杆管偏磨的危险点为井眼的造斜段与杆柱受压段。井眼造斜段杆管接触力较大,杆柱受压段杆管碰撞剧烈;③优化扶正器配置后,杆体、接箍不与油管接触,扶正器的最大杆管接触力均在许用接触应力以内,保证了抽油杆柱的工作寿命。     

定向井抽油杆柱横向振动仿真模型及扶正器布点优化

将定向井抽油杆柱在井筒内横向振动的力学模型简化为具有初弯曲的纵横弯曲梁在井筒约束条件下的横向振动模型。在模型中考虑了交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,并提出了弯曲井筒是轴向运动抽油杆柱横向振动的一项主要激励。综合考虑弯曲井筒对轴向往复运动抽油杆柱横向振动的激励以及交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,应用弹性碰撞理论描述井筒对抽油杆柱横向振动的约束,并基于弹性体振动理论建立了具有初弯曲的抽油杆柱在井筒约束条件下横向振动仿真的数学模型。基于定向井抽油杆柱横向振动仿真模型,建立了扶正器布点优化的数学模型。采用龙格库塔法实现了定向井抽油杆柱横向振动的仿真计算;通过循环迭代方法实现了扶正器的布点优化。研究结果表明:(1)仿真结果与油田实际情况相符,验证了模型的适用性;(2)杆管偏磨的危险点为井眼的造斜段与杆柱受压段。井眼造斜段杆管接触力较大,杆柱受压段杆管碰撞剧烈;(3)优化扶正器配置后,杆体、接箍不与油管接触,扶正器的最大杆管接触力均在许用接触应力以内,保证了抽油杆柱的工作寿命。     

定向井杆管接触状态的有限元仿真模型

将定向井抽油杆柱离散为空间梁单元,通过在所有节点构造双向弹簧元模拟抽油杆柱与油管的接触状态,考虑双向弹簧元弹簧刚度系数对单元刚度矩阵与总刚度矩阵的影响,建立了抽油杆柱与油管接触状态的有限元仿真分析模型。仿真结果表明,弹簧元能够准确模拟杆管接触状态,确定杆柱与油管内壁接触状态、杆管接触压力以及扶正器与油管接触压力;抽油杆柱与油管柱接触受实际井眼轨道的影响,井眼造斜段、局部狗腿度较大的井段,杆管接触压力较大;在定向井抽油杆柱安装扶正器可以明显减小或消除杆体与油管的接触压力以及接箍与油管的接触压力。     

大斜度井电泵举升管柱扶正器间距的计算

电泵举升管柱加装扶正器可保持油管和套管之间的合理间隙,防止电泵电缆遭到挤压和磨损。扶正器的安装主要依靠经验判断,缺乏理论依据和计算方法,既增加了生产成本,又增大了井下事故的风险。在综合了井眼轨迹、油管柱内外液体密度、扶正器和套管内壁摩擦、管柱自重、油/套管几何参数等因素对管柱受力和变形影响的基础上,结合现场生产实际工况,运用微元法建立了大斜度井三维井眼电泵举升管柱力学模型,实现了不同工况条件下油管柱的受力与变形分析计算;结合两扶正器之间油管横向变形计算模型,建立了油管扶正器间距的计算模型,并开发了计算机辅助分析计算软件;通过实例验证了油管扶正器间距计算模型的可靠性。研究结果对于扶正器现场安装具有一定的理论指导意义。     

斜井抽油扶正技术研究与应用

磨损、杆柱脱扣、遇阻等是斜井生产中的普遍现象,是威胁斜井正常生产的主要原因。本文介绍了几种扶正工具及其特点,抽油杆和油管扶正器安放间距确定方法,为解决生产问题提供了切实可行的手段,在21口井的生产试验中取得良好效果,试验井免修期达到了试验前的1.8倍。     

往复式抽油杆扶正器摩擦磨损试验装置设计

为了评价扶正器的使用性能,开发了往复式抽油杆扶正器摩擦磨损试验装置,装置主要由动力装置、往复运动机构、扶正器夹紧机构、载荷施加机构等组成。动力装置由电动机摆线针轮减速器通过联轴器、传动轴带动偏心轮旋转,偏心轮通过曲柄销带动连杆做平面运动;装置可更换不同尺寸的半油管和相应内径的半圆支撑环,对不同尺寸扶正器进行摩擦磨损试验。试验结果表明,该装置能较好地模拟油管和抽油杆扶正器之间的偏磨工况,拉杆与箱体之间的动密封采用跟随式波纹管密封,能方便地调节扶正器与油管之间的侧压力,自动补偿扶正器的磨损。     

抽油杆柱与油管偏磨机理及偏磨点位置预测

结合油田生产实际,对抽油杆柱与油管系统的磨损介质类型和磨损机理进行了分析,建立了抽油杆三维力学综合分析模型,利用VisualBasic6.0语言和Matlab6.0语言开发了相应的仿真分析软件系统,并进行了三维井眼轨迹对抽油杆柱受力变形的影响研究。利用该软件系统,可以确定抽油杆柱与油管严重偏磨点的位置。使用新型抗摩擦接箍,可使定向井抽油杆柱偏磨的程度大幅度下降,从而节省修井时间并提高油井寿命。     

螺杆泵井抽油杆扶正器结构研究

根据螺杆泵井抽油杆柱受力和旋转运动规律,设计了抽油杆扶正器。该扶正器由扶正器杆体、承磨层、承磨圆筒、支撑件和接箍组成,将其安装在2根抽油杆之间,下入油井的油管内。工作时,旋转的扶正器杆体相当于轴承的转轴,不旋转的承磨圆筒相当于轴瓦,配用高寿命的耐磨材料,从而延长其使用寿命。支撑件不随扶正器旋转,液体流动通道位置固定,能够保持液体流动畅通。现场应用表明,这种扶正器结构简单,安装方便,能对抽油杆起到良好的扶正作用,可有效防止杆管偏磨。     

直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理

将直井地面驱动螺杆泵采油杆柱简化为在油管内偏心旋转的杆柱。考虑了杆柱偏心旋转惯性离心力、轴向力对杆柱横向弯曲变形的影响。应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑了杆体、结箍以及扶正器与油管间隙不同对杆柱挠度约束的差别,建立了螺杆泵采油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型。仿真结果表明：抽油杆柱在油管内偏心旋转会产生陀螺效应,杆柱在油管内变形形态呈下密上疏的螺旋状,这是直井地面驱动螺杆泵采油系统杆管偏磨的主要原因之一。杆柱与油管接触段长度主要取决于转速、下泵深度和偏心距等参数。当转速较高时,几乎所有接箍均与油管内壁接触,也会出现杆体与油管内壁接触的现象。     

水平井抽油杆载荷计算

按水平井抽油杆柱与油管不同接触状态，给出了在造斜井段、稳斜（斜直）井段抽油杆轴向力和抽油杆柱底端载荷的计算公式。对某井造斜井段的实例计算结果表明，抽油杆与油管间挤压力绝对值随轴向力绝对值增加而增加，上冲程时，造斜井段上部的抽油杆与油管间的磨损最严重。